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眼动仪注视点定位技术研究

张显勇  
【摘要】:眼动仪是专门用来测试和记录眼睛变化,并由此跟踪视线方向的专业仪器,是视线跟踪技术的产物,其研究在人类认知学、心理学、工业工程和计算机科学等诸多领域都有重要意义。 视线跟踪技术的工作可以分为理论研究和系统实现两个方面。本论文重点讨论了头盔式眼动仪的标定方法及其实现。 文章首先在讨论了眼动仪技术概况的基础上提出了头盔式眼动仪的实现框架,并对框架内的眼图处理模块,标定模块,光学子系统等进行了功能性介绍。 基于瞳孔-角膜反射法所设计的眼动仪光学子系统集成在头盔上,根据眼睛生理特性选择了860nm波段的红外光源。根据反射光斑的成像关系、坐标系变换原理、摄像机标定原理,对头盔设计中眼摄像机和场景摄像机的几何位置关系进行了详细论述。 标定系统设计中,我们基于眼球的生理模型,设计了两种标定方案。第一种根据眼睛的生理特征值和眼睛光学原理,在对视轴光轴等有了清楚的认识后,仿真出了眼睛观察位置与瞳孔、反射光斑的关系,在此基础上拟合出了标定函数式。第二种是根据简化的眼睛模型,基于几何关系推导出了眼睛同注视点关系,通过对关系式的仿真曲线进行拟合得到标定关系式。最后通过基于MFC编辑的软件系统,分别在以计算机屏幕为视场的静态标定和以现实场景为视场的动态标定条件下,验证了标定算法。


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